JP2001157977A - ロボット装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アミューズメント性の高いロボット装置及びそ
の制御方法を実現し難かった。 【解決手段】順次更新される感情モデルの各情動のパラ
メータ値及び又は本能モデルの各欲求のパラメータ値に
基づいて行動を生成するロボット装置及びその制御方法
において、行動生成に使用する情動及び又は欲求の数
を、徐々に増減させるようにした。また感情モデルの各
情動のパラメータ値及び又は本能モデルの各欲求のパラ
メータ値に基づいて行動を生成するロボット装置及びそ
の制御方法において、外部から与えられる刺激及び又は
経過時間に基づいて、各情動のパラメータ値及び又は各
欲求のパラメータ値を、各情動及び又は各欲求に対して
個別に設定された対応する感度で順次更新すると共に、
環境を評価し、当該評価結果に基づいて各情動及び又は
各欲求に対する各感度をそれぞれ更新すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボット装置及びそ
の制御方法に関し、例えばペットロボットに適用して好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、人間の感情を計算機上でモデル化
し、これを表現する研究が盛んに行われている。またこ
のようなモデル化のロボット工学的な試みとして、日本
国内では、東京理科大学 原文雄研究室の顔ロボット
や、早稲田大学理工学部 菅野研究室のWAMOEBA2、オム
ロン株式会社の猫ロボットなどがある（「人工感情生成
のモデルと表出」 原文雄 数理科学 vol.32,No.7,pa
ge52-58,1994、「人間とロボットの情緒交流に関する研
究 評価用ロボット"WAMOEBA-2" の設定と試作」尾形、
菅野 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演
会講演論文集 vol.A 1996,pp449-452、「感情をもった
インタラクティブペットロボット」 田島、斉藤、大
角、工藤、柴田 日本ロボット学会学術講演会予稿集
vol.16,page11-12，1998）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこれらの研究
では、始めから完成された感情・本能モデルを用いてい
かに生物に近い行動や表現を得ることができるかが主題
となっている。しかしながら生物の成長過程を考えた場
合、幼年期から成長期にいたるまで常に同じようなモデ
ルに基づいて感情や本能が動作しているとは考えられな
い。このためかかるモデル化は「成長」という側面から
見ると不自然な問題があった。

【０００４】またペットとして扱う自律型ロボットに感
情や本能をもたせるアプリケーションについて考えた場
合にも、最初から完成された感情や本能をもったロボッ
トはユーザにとって理解が困難で受け入れ難いものであ
る。例えば本能として複数の欲求（例えば「愛情欲」及
び「運動欲」など）をもち、また感情として複数の情動
（例えば「喜び」、「悲しみ」及び「恐怖」など）をも
ったロボットでは、その内部の動きが複雑であるため
に、現在ロボットが何を欲していてどのような感情状態
にあるのかをユーザが理解することは難しい。

【０００５】さらにかかるロボットにおいて感情・本能
が変化せずに常に同じであることは、ユーザが飽きやす
く、商品性及びアミューズメント性において不十分な問
題もある。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、アミューズメント性を向上させ得るロボット装置及
びその制御方法を提案しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、所定条件で順次更新される感情モ
デルの各情動のパラメータ値及び又は本能モデルの各欲
求のパラメータ値に基づいて行動を生成するロボット装
置において、行動生成に使用する情動及び又は欲求の数
を、段階的に増減させるように制限する制限手段を設け
るようにした。この結果このロボット装置では、感情及
び又は本能を、本物の生物の感情及び又は本能が「成
長」するかのごとく変化させることができる。

【０００８】また本発明においては、感情モデルの各情
動のパラメータ値及び又は本能モデルの各欲求のパラメ
ータ値に基づいて行動を生成するロボット装置におい
て、外部から与えられる刺激及び経過時間に基づいて、
各情動のパラメータ値及び又は各欲求のパラメータ値
を、各情動及び又は各欲求に対して個別に設定された対
応する感度で順次更新する情動及び又は欲求更新手段
と、環境を評価し、当該評価結果に基づいて各情動及び
又は各欲求に対する各感度をそれぞれ更新する感度更新
手段とを設けるようにした。この結果このロボット装置
では、各情動及び又は各欲求の感度を、環境に対して最
適化することができる。

【０００９】さらに本発明においては、所定条件で順次
更新される感情モデルの各情動のパラメータ値及び又は
本能モデルにおける各欲求のパラメータ値に基づいて行
動を生成するロボット装置の制御方法において、初期時
において行動生成に使用する情動及び又は欲求の数を制
限する第１のステップと、行動生成に使用する情動及び
又は欲求の数を段階的に増減させる第２のステップとを
設けるようにした。この結果このロボット装置の制御方
法によれば、感情及び又は本能を、本物の生物の感情及
び又は本能が「成長」するかのごとく変化させることが
できる。

【００１０】さらに本発明においては、感情モデルの各
情動のパラメータ値及び又は本能モデルの各欲求のパラ
メータ値に基づいて行動を生成するロボット装置の制御
方法において、外部から与えられる刺激及び経過時間に
基づいて、各情動のパラメータ値及び又は各欲求のパラ
メータ値を、各情動及び又は各欲求に対して個別に設定
された対応する感度で更新する第１のステップと、環境
を評価し、評価結果に基づいて各情動及び又は各欲求に
対する感度をそれぞれ更新する第２のステップとを設け
るようにした。この結果このロボット装置の制御方法に
よれば、各情動及び又は各欲求の感度を、環境に対して
最適化することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。

【００１２】（１）第１の実施の形態 （１−１）第１の実施の形態によるペットロボットの構
成 図１において、１は全体として第１の実施の形態による
ペットロボットを示し、胴体部ユニット２の前後左右に
それぞれ脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが連結されると共に、
胴体部ユニット２の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユ
ニット４及び尻尾部ユニット５が連結されることにより
構成されている。

【００１３】胴体部ユニット２には、図２に示すよう
に、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１０、ＤＲＡ
Ｍ（Dynamic Random Access Memory）１１、フラッシュ
ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＰＣ（Personal Com
puter ）カードインターフェース回路１３及び信号処理
回路１４が内部バス１５を介して相互に接続されること
により形成されたコントロール部１６と、このペットロ
ボット１の動力源としてのバッテリ１７とが収納されて
いる。また胴体部ユニット２には、ペットロボット１の
向きや動きの加速度を検出するための角速度センサ１８
及び加速度センサ１９なども収納されている。

【００１４】また頭部ユニット４には、外部の状況を撮
像するためのＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ
２０と、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物
理的な働きかけにより受けた圧力を検出するためのタッ
チセンサ２１と、前方に位置する物体までの距離を測定
するための距離センサ２２と、外部音を集音するための
マイクロホン２３と、鳴き声等の音声を出力するための
スピーカ２４と、ペットロボット１の「目」に相当する
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）（図示せず）となどが
それぞれ所定位置に配設されている。

【００１５】さらに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの関節部
分や、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄ及び胴体部ユニット２
の各連結部分、頭部ユニット４及び胴体部ユニット２の
連結部分、並びに尻尾部ユニット５の尻尾５Ａの連結部
分などにはそれぞれ自由度数分のアクチュエータ２５₁
〜２５_n 及びポテンショメータ２６₁ 〜２６_n が配設さ
れている。

【００１６】そしてこれら角速度センサ１８、加速度セ
ンサ１９、タッチセンサ２１、距離センサ２２、マイク
ロホン２３、スピーカ２４及び各ポテンショメータ２６
₁ 〜２６_n などの各種センサ並びにＬＥＤ及び各アクチ
ュエータ２５₁ 〜２５_n は、それぞれ対応するハブ２７
₁ 〜２７_N を介してコントロール部１６の信号処理回路
１４と接続され、ＣＣＤカメラ２０及びバッテリ１７
は、それぞれ信号処理回路１４と直接接続されている。

【００１７】このとき信号処理回路１４は、上述の各セ
ンサから供給されるセンサデータや画像データ及び音声
データを順次取り込み、これらをそれぞれ内部バス１５
を介してＤＲＡＭ１１内の所定位置に順次格納する。ま
た信号処理回路１４は、これと共にバッテリ１７から供
給されるバッテリ残量を表すバッテリ残量データを順次
取り込み、これをＤＲＡＭ１１内の所定位置に格納す
る。

【００１８】そしてこのようにしてＤＲＡＭ１１に格納
された各センサデータ、画像データ、音声データ及びバ
ッテリ残量データは、この後ＣＰＵ１０がこのペットロ
ボット１の動作制御を行う際に利用される。

【００１９】実際上ＣＰＵ１０は、ペットロボット１の
電源が投入された初期時、胴体部ユニット２の図示しな
いＰＣカードスロットに装填されたメモリカード２８又
はフラッシュＲＯＭ１２に格納された制御プログラムを
ＰＣカードインターフェース回路１３を介して又は直接
読み出し、これをＤＲＡＭ１１に格納する。

【００２０】またＣＰＵ１０は、この後上述のように信
号処理回路１４よりＤＲＡＭ１１に順次格納される各セ
ンサデータ、画像データ、音声データ及びバッテリ残量
データに基づいて自己及び周囲の状況や、ユーザからの
指示及び働きかけの有無などを判断する。

【００２１】さらにＣＰＵ１０は、この判断結果及びＤ
ＲＡＭ１１に格納した制御プログラムに基づいて続く行
動を決定すると共に、当該決定結果に基づいて必要なア
クチュエータ２５₁ 〜２５_n を駆動させることにより、
頭部ユニット４を上下左右に振らせたり、尻尾部ユニッ
ト５の尻尾５Ａを動かせたり、各脚部ユニット３Ａ〜３
Ｄを駆動させて歩行させるなどの行動を行わせる。

【００２２】またこの際ＣＰＵ１０は、必要に応じて音
声データを生成し、これを信号処理回路１４を介して音
声信号としてスピーカ２４に与えることにより当該音声
信号に基づく音声を外部に出力させたり、上述のＬＥＤ
を点灯、消灯又は点滅させる。

【００２３】このようにしてこのペットロボット１にお
いては、自己及び周囲の状況や、ユーザからの指示及び
働きかけに応じて自律的に行動し得るようになされてい
る。

【００２４】（１−２）制御プログラムのソフトウェア
構成 ここでペットロボット１における上述の制御プログラム
のソフトウェア構成を図３に示す。この図３において、
デバイス・ドライバ・レイヤ３０は、この制御プログラ
ムの最下位層に位置し、複数のデバイス・ドライバから
なるデバイス・ドライバ・セット３１から構成されてい
る。この場合各デバイス・ドライバは、ＣＣＤカメラ２
０（図２）やタイマ等の通常のコンピュータで用いられ
るハードウェアに直接アクセスすることを許されたオブ
ジェクトであり、対応するハードウェアからの割り込み
を受けて処理を行う。

【００２５】またロボティック・サーバ・オブジェクト
３２は、デバイス・ドライバ・レイヤ３０の上位層に位
置し、例えば上述の各種センサやアクチュエータ２５₁
〜２５_n 等のハードウェアにアクセスするためのインタ
ーフェースを提供するソフトウェア群でなるバーチャル
・ロボット３３と、電源の切換えなどを管理するソフト
ウェア群でなるパワーマネージャ３４と、他の種々のデ
バイス・ドライバを管理するソフトウェア群でなるデバ
イス・ドライバ・マネージャ３５と、ペットロボット１
の機構を管理するソフトウェア群でなるデザインド・ロ
ボット３６とから構成されている。

【００２６】マネージャ・オブジェクト３７は、オブジ
ェクト・マネージャ３８及びサービス・マネージャ３９
から構成されている。この場合オブジェクト・マネージ
ャ３８は、ロボティック・サーバ・オブジェクト３２、
ミドル・ウェア・レイヤ４０、及びアプリケーション・
レイヤ４１に含まれる各ソフトウェア群の起動や終了を
管理するソフトウェア群であり、サービス・マネージャ
３９は、メモリカード２８（図２）に格納されたコネク
ションファイルに記述されている各オブジェクト間の接
続情報に基づいて各オブジェクトの接続を管理するソフ
トウェア群である。

【００２７】ミドル・ウェア・レイヤ４０は、ロボティ
ック・サーバ・オブジェクト３２の上位層に位置し、画
像処理や音声処理などのこのペットロボット１の基本的
な機能を提供するソフトウェア群から構成されている。
またアプリケーション・レイヤ４１は、ミドル・ウェア
・レイヤ４０の上位層に位置し、当該ミドル・ウェア・
レイヤ４０を構成する各ソフトウェア群によって処理さ
れた処理結果に基づいてペットロボット１の行動を決定
するためのソフトウェア群から構成されている。

【００２８】なおミドル・ウェア・レイヤ４０及びアプ
リケーション・レイヤ４１の具体なソフトウェア構成を
それぞれ図４及び図５に示す。

【００２９】ミドル・ウェア・レイヤ４０においては、
図４からも明らかなように、音階認識用、距離検出用、
姿勢検出用、タッチセンサ用、動き検出用及び色認識用
の各信号処理モジュール５０〜５５並びに入力セマンテ
ィクスコンバータモジュール５６などを有する認識系５
７と、出力セマンティクスコンバータモジュール５７並
びに姿勢管理用、トラッキング用、モーション再生用、
歩行用、転倒復帰、ＬＥＤ点灯用及び音再生用の各信号
処理モジュール５８〜６４などを有する出力系６５とか
ら構成されている。

【００３０】この場合認識系５７の各信号処理モジュー
ル５０〜５５は、ロボティック・サーバ・オブジェクト
３２のバーチャル・ロボット３３によりＤＲＡＭ１１
（図２）から読み出される各センサデータや画像データ
及び音声データのうちの対応するデータを取り込み、当
該データに基づいて所定の処理を施して、処理結果を入
力セマンティクスコンバータモジュール５６に与える。

【００３１】入力セマンティクスコンバータモジュール
５６は、これら各信号処理モジュール５０〜５５から与
えられる処理結果に基づいて、「ボールを検出した」、
「転倒を検出した」、「撫でられた」、「叩かれた」、
「ドミソの音階が聞こえた」、「動く物体を検出した」
又は「障害物を検出した」などの自己及び周囲の状況
や、ユーザからの指令及び働きかけを認識し、認識結果
をアプリケーション・レイヤ４１（図２）に出力する。

【００３２】アプリケーション・レイヤ４１において
は、図５に示すように、行動モデルライブラリ７０、行
動切換えモジュール７１、学習モジュール７２、感情モ
デル７３及び本能モデル７４の５つのモジュールから構
成されている。

【００３３】この場合行動モデルライブラリ７０には、
図６に示すように、「バッテリ残量が少なくなった場
合」、「転倒復帰する場合」、「障害物を回避する場
合」、「感情を表現する場合」、「ボールを検出した場
合」などの予め選択されたいくつかの条件項目にそれぞ
れ対応させて、それぞれ独立した行動モデル７０₁ 〜７
０_n が設けられている。

【００３４】そしてこれら行動モデル７０₁ 〜７０
_n は、それぞれ入力セマンティクスコンバータモジュー
ル５６から認識結果が与えられたときや、最後の認識結
果が与えられてから一定時間が経過したときなどに、必
要に応じて後述のように感情モデル７３に保持されてい
る対応する情動のパラメータ値や、本能モデル７４に保
持されている対応する欲求のパラメータ値を参照しなが
ら続く行動をそれぞれ決定し、決定結果を行動切換えモ
ジュール７１に出力する。

【００３５】なおこの実施の形態の場合、各行動モデル
７０₁ 〜７０_n は、次の行動を決定する手法として、図
７に示すような１つのノード（状態）ＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯ
ＤＥ_n から他のどのノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n に遷
移するかを各ノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n 間を接続す
るアークＡＲＣ₁ 〜ＡＲＣ_n1に対してそれぞれ設定され
た遷移確率Ｐ₁ 〜Ｐ_n に基づいて確率的に決定する確率
オートマトンと呼ばれるアルゴリズムを用いる。

【００３６】具体的に、各行動モデル７０₁ 〜７０
_n は、それぞれ自己の行動モデル７０₁〜７０_n を形成
する各ノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n にそれぞれ対応さ
せて、これらノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n ごとの図８
に示すような状態遷移表８０を有している。

【００３７】この状態遷移表８０では、そのノードＮＯ
ＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n において遷移条件とする入力イベン
ト（認識結果）が「入力イベント名」の行に優先順に列
記され、その遷移条件についてのさらなる条件が「デー
タ名」及び「データ範囲」の行における対応する列に記
述されている。

【００３８】従って図８の状態遷移表８０で表されるノ
ードＮＯＤＥ₁₀₀ では、「ボールを検出（ＢＡＬＬ）」
という認識結果が与えられた場合に、当該認識結果と共
に与えられるそのボールの「大きさ（ＳＩＺＥ）」が
「０から1000」の範囲であることや「障害物を検出（Ｏ
ＢＳＴＡＣＬＥ）」という認識結果が与えられた場合
に、当該認識結果と共に与えられるその障害物までの
「距離（ＤＩＳＴＡＮＣＥ）」が「０から100 」の範囲
であることが他のノードに遷移するための条件となって
いる。

【００３９】またこのノードＮＯＤＥ₁₀₀ では、認識結
果の入力がない場合においても、行動モデル７０₁ 〜７
０_n が周期的に参照する感情モデル７３及び本能モデル
７４に保持された各情動及び各欲求のパラメータ値のう
ち、又は感情モデル７３に保持された「喜び（ＪＯ
Ｙ）」、「驚き（ＳＵＲＰＲＩＳＥ）」若しくは「悲し
み（ＳＵＤＮＥＳＳ）」のいずれかのパラメータ値が
「50から100 」の範囲であるときには他のノードに遷移
することができるようになっている。

【００４０】また状態遷移表８０では、「他のノードへ
の遷移確率」の欄における「遷移先ノード」の列にその
ノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n から遷移できるノード名
が列記されると共に、「入力イベント名」、「データ
値」及び「データの範囲」の行に記述された全ての条件
が揃ったときに遷移できる他の各ノードＮＯＤＥ₀ 〜Ｎ
ＯＤＥ_n への遷移確率が「他のノードへの遷移確率」の
欄内の対応する箇所にそれぞれ記述され、そのノードＮ
ＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n に遷移する際に出力すべき行動が
「他のノードへの遷移確率」の欄における「出力行動」
の行に記述されている。なお「他のノードへの遷移確
率」の欄における各行の確率の和は100 〔％〕となって
いる。

【００４１】従って図８の状態遷移表８０で表されるノ
ードＮＯＤＥ₁₀₀ では、例えば「ボールを検出（ＢＡＬ
Ｌ）」し、そのボールの「ＳＩＺＥ（大きさ）」が「０
から1000」の範囲であるという認識結果が与えられた場
合には、「30〔％〕」の確率で「ノードＮＯＤＥ
₁₂₀ （node 120）」に遷移でき、そのとき「ＡＣＴＩＯ
Ｎ１」の行動が出力されることとなる。

【００４２】そして各行動モデル７０₁ 〜７０_n は、そ
れぞれこのような状態遷移表８０として記述されたノー
ドＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n がいくつも繋がるようにして
構成されており、入力セマンティクスコンバータモジュ
ール５６から認識結果が与えられたときなどに、対応す
るノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n の状態遷移表８０を利
用して確率的に次の行動を決定し、決定結果を行動切換
えモジュール７１に出力するようになされている。

【００４３】行動切換えモジュール７１は、行動モデル
ライブラリ７０の各行動モデル７０₁ 〜７０_n からそれ
ぞれ出力される行動のうち、予め定められた優先順位の
高い行動モデル７０₁ 〜７０_n から出力された行動を選
択し、当該行動を実行すべき旨のコマンド（以下、これ
を行動コマンドと呼ぶ）をミドル・ウェア・レイヤ４０
の出力セマンティクスコンバータ５７に送出する。なお
この実施の形態においては、図６において下側に表記さ
れた行動モデル７０₁ 〜７０_n ほど優先順位が高く設定
されている。

【００４４】また行動切換えモジュール７１は、行動完
了後に出力セマンティクスコンバータ５７から与えられ
る行動完了情報に基づいて、その行動が完了したことを
学習モジュール７２、感情モデル７３及び本能モデル７
４に通知する。

【００４５】一方、学習モジュール７２は、入力セマン
ティクスコンバータ５６から与えられる認識結果のう
ち、「叩かれた」や「撫でられた」など、ユーザからの
働きかけとして受けた教示の認識結果を入力する。

【００４６】そして学習モジュール７２は、この認識結
果及び行動切換えモジュール７１からの通知に基づい
て、「叩かれた（叱られた）」ときにはその行動の発現
確率を低下させ、「撫でられた（誉められた）」ときに
はその行動の発現確率を上昇させるように、行動モデル
ライブラリ７０における対応する行動モデル７０₁ 〜７
０_n の対応する遷移確率を変更する。

【００４７】他方、感情モデル７３は、「喜び（joy
）」、「悲しみ（sadness ）」、「怒り（anger
）」、「驚き（surprise）」、「嫌悪（disgust ）」
及び「恐れ（fear）」の合計６つの情動について、各情
動ごとにその情動の強さを表すパラメータを保持してい
る。そして感情モデル７３は、これら各情動のパラメー
タ値を、それぞれ入力セマンティクスコンバータモジュ
ール５６から与えられる「叩かれた」及び「撫でられ
た」などの特定の認識結果と、経過時間及び行動切換え
モジュール７１からの通知となどに基づいて順次更新す
るようになされている。

【００４８】具体的に感情モデル７３は、入力セマンテ
ィクスコンバータ５６からの認識結果及びそのときのペ
ットロボット１の行動がその情動に対して作用する度合
い（予め設定されている）と、本能モデル７４が保持し
ている各欲求のパラメータ値及びそのときのペットロボ
ット１の行動がその情動に対して作用する度合い（予め
設定されている）と、他の情動から受ける抑制及び刺激
の度合いと、経過時間となどに基づいて所定の演算式に
より算出されるその情動の変動量をΔＥ〔ｔ〕、現在の
その情動のパラメータ値をＥ〔ｔ〕、認識結果等に応じ
てその情動を変化させる割合（以下、これを感度と呼
ぶ）を表す係数をｋ_e として、所定周期で次式

【００４９】

【数１】

【００５０】を用いて次の周期におけるその情動のパラ
メータ値Ｅ〔ｔ＋１〕を算出する。

【００５１】そして感情モデル７３は、この演算結果を
現在のその情動のパラメータ値Ｅ〔ｔ〕と置き換えるよ
うにしてその情動のパラメータ値を更新する。なお各認
識結果や行動切換えモジュール７１からの通知に対して
どの情動のパラメータ値を更新するかは予め決められて
おり、例えば「叩かれた」といった認識結果が与えられ
た場合には「怒り」の情動のパラメータ値が上がり、
「撫でられた」といった認識結果が与えられた場合には
「喜び」の情動のパラメータ値が上がる。

【００５２】これに対して本能モデル７４は、「運動欲
（exersise）」、「愛情欲（afection）」、「食欲（ap
petite）」及び「好奇心（curiocity ）」の互いに独立
した４つの欲求について、これら欲求ごとにその欲求の
強さを表すパラメータを保持している。そして本能モデ
ル７４は、これら欲求のパラメータ値を、それぞれ入力
セマンティクスコンバータモジュール５６から与えられ
る認識結果や、経過時間及び行動切換えモジュール７１
からの通知などに基づいて順次更新するようになされて
いる。

【００５３】具体的に本能モデル７４は、「運動欲」、
「愛情欲」及び「好奇心」については、ペットロボット
１の行動出力、経過時間及び認識結果などに基づいて所
定の演算式により算出されるその欲求の変動量をΔＩ
〔ｋ〕、現在のその欲求のパラメータ値をＩ〔ｋ〕、そ
の欲求の感度を表す係数をｋ_i として、所定周期で次式

【００５４】

【数２】

【００５５】を用いて次の周期におけるその欲求のパラ
メータ値Ｉ〔ｋ＋１〕を算出し、この演算結果を現在の
その欲求のパラメータ値Ｉ〔ｋ〕と置き換えるようにし
てその欲求のパラメータ値を更新する。なお行動出力や
認識結果等に対してどの欲求のパラメータ値を変化させ
るかは予め決められており、例えば行動切換えモジュー
ル７１からの通知（行動を行ったとの通知）があったと
きには「運動欲」のパラメータ値が下がる。

【００５６】また本能モデル７４は、「食欲」について
は、入力セマンティクスコンバータモジュール５６を介
して与えられるバッテリ残量データに基づいて、バッテ
リ残量をＢ_L として、所定周期で次式

【００５７】

【数３】

【００５８】により「食欲」のパラメータ値Ｉ〔ｋ〕を
算出し、この演算結果を現在の食欲のパラメータ値Ｉ
〔ｋ〕と置き換えるようにして当該「食欲」のパラメー
タ値を更新する。

【００５９】なお本実施の形態においては、各情動及び
各欲求のパラメータ値がそれぞれ０から100 までの範囲
で変動するように規制されており、また係数ｋ_e 、ｋ_i
の値も各情動及び各欲求ごとに個別に設定されている。

【００６０】一方、ミドル・ウェア・レイヤ４０の出力
セマンティクスコンバータモジュール５７は、図４に示
すように、上述のようにしてアプリケーション・レイヤ
４１の行動切換えモジュール７１から与えられる「前
進」、「喜ぶ」、「鳴く」又は「トラッキング（ボール
を追いかける）」といった抽象的な行動コマンドを出力
系６５の対応する信号処理モジュール５８〜６４に与え
る。

【００６１】そしてこれら信号処理モジュール５８〜６
４は、行動コマンドが与えられると当該行動コマンドに
基づいて、その行動を行うために対応するアクチュエー
タ２５₁ 〜２５_n （図２）に与えるべきサーボ指令値
や、スピーカ２４（図２）から出力する音の音声データ
及び又は「目」のＬＥＤに与える駆動データを生成し、
これらのデータをロボティック・サーバ・オブジェクト
３２のバーチャルロボット３３及び信号処理回路１４
（図２）を順次介して対応するアクチュエータ２５₁ 〜
２５_n 、スピーカ２４又はＬＥＤに順次送出する。

【００６２】このようにしてこのペットロボット１にお
いては、制御プログラムに基づいて、自己及び周囲の状
況や、ユーザからの指示及び働きかけに応じた自律的な
行動を行うことができるようになされている。

【００６３】（１−３）ペットロボット１の成長モデル （１−３−１）行動の成長 次にこのペットロボット１に実装された成長機能につい
て説明する。このペットロボット１には、ユーザからの
働きかけ等に応じて、あたかも本物の動物が「成長」す
るかのごとく行動を変化させてゆく成長機能が実装され
ている。

【００６４】すなわちこのペットロボット１には、成長
過程として「誕生期」、「幼年期」、「少年期」、「青
年期」及び「成人期」の５つの「成長ステージ」が設け
られている。そしてアプリケーション・レイヤ４１の行
動モデルライブラリ７０（図５）には、上述した「バッ
テリ残量が少なくなった場合」等の各条件項目のうち、
「歩行状態」、「モーション（動き）」、「行動」及び
「サウンド（鳴き声）」の４つの項目に関係した全ての
条件項目（以下、これを成長関連条件項目と呼ぶ）につ
いて、図９に示すように、行動モデル７０_k として、
「誕生期」、「幼年期」、「少年期」、「青年期」及び
「成人期」にそれぞれ対応させた行動モデル７０_k(1)〜
７０_k(5)が設けられている。そして行動モデルライブラ
リ７１では、これら成長関連条件項目について、初期時
には「誕生期」の行動モデル７０_k(1)を用いて次の行動
を決定するようになされている。

【００６５】この場合「誕生期」の各行動モデル７０
_k(1)はノードＮＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n（図７）の数が少
なく、またこれら行動モデル７０_k(1)から出力される行
動の内容も「パターン１（「誕生期」用の歩行パター
ン）で前進」や、「パターン１（「誕生期」用の鳴き声
パターン）で鳴く」のように、「誕生期」に対応した行
動又は動作内容となっている。

【００６６】かくしてこのペットロボット１において
は、初期時には「誕生期」の各行動モデル７０_k(1)に従
って、例えば「歩行状態」は歩幅が小さく「よちよち歩
き」となるように、「モーション」については単に「歩
く」、「立つ」、「寝る」程度の「単純」な動きとなる
ように、「行動」については同じ行動を繰り返し行うこ
とにより「単調」となるように、また「サウンド」につ
いては「小さく短い」鳴き声となるように行動及び動作
する。

【００６７】またこのときアプリケーション・レイヤ４
１の学習モジュール７２（図５）は、その内部に「成
長」の度合いを表すパラメータ（以下、これを成長パラ
メータと呼ぶを保持しており、入力セマンティクスコン
バータモジュール５６から与えられる認識結果や経過時
間情報などに基づいて、成長パラメータの値を「撫でら
れた」や「叩かれた」等のユーザからの働きかけ（教
示）の回数や経過時間等に応じて順次更新するようにな
されている。

【００６８】そして学習モジュール７２は、ペットロボ
ット１に電源が投入される度にこの成長パラメータの値
を評価し、当該値が「幼年期」に対応させて予め設定さ
れた閾値を越えた場合には、これを行動モデルライブラ
リ７０に通知する。また行動モデルライブラリ７０は、
この通知が与えられると、上述の各成長関連条件項目に
ついて、それぞれ使用する行動モデルを「幼年期」の行
動モデル７０_k(2)に変更する。

【００６９】このとき「幼年期」の各行動モデル７０
_k(2)は「誕生期」の行動モデル７０_k(1)よりもノードＮ
ＯＤＥ₀ 〜ＮＯＤＥ_n の数が多く、またこれら行動モデ
ル７０_k(2)から出力される行動の内容も「幼年期」の行
動に比べて難易度や複雑さのレベル（成長レベル）が高
くなっている。

【００７０】かくしてこのペットロボット１において
は、この後はこれら行動モデル７０_k(2)に従って、例え
ば「歩行状態」については各アクチュエータ２５₁ 〜２
５_n （図２）の回転速度を速くするなどして「少しはし
っかり」と歩くように、「モーション」については行動
の数が増加することにより「少しは高度かつ複雑」な動
きとなるように、「行動」については「少しは目的をも
った」行動となるように、また「サウンド」については
「少しは長く大きい」鳴き声となるように行動及び動作
する。

【００７１】さらに学習モジュール７４は、この後上述
の場合と同様にして、成長パラメータの値が「少年
期」、「青年期」及び「成人期」にそれぞれ対応させて
予め設定された各閾値を越える度にこれを行動モデルラ
イブラリ７１に通知する。また行動モデルライブラリ７
１は、この通知が与えられる度に上述の各成長関連条件
項目について、それぞれ使用する行動モデルを「少年
期」、「青年期」及び「成人期」の行動モデル７０_k(3)
〜７０_k(5)に順次変更する。

【００７２】このとき「少年期」、「青年期」及び「成
人期」の各行動モデル７０_k(3)〜７０_k(5)は、それぞれ
「成長ステージ」が上がるにつれてノードＮＯＤＥ₀ 〜
ＮＯＤＥ_n の数が多くなり、またこれら行動モデル７０
_k(3)〜７０_k(5)から出力される行動の内容も「成長ステ
ージ」が上がるにつれて行動の難易度や複雑さのレベル
が高くなっている。

【００７３】この結果このペットロボット１では、「成
長ステージ」が上がる（すなわち「誕生期」から「幼年
期」、「幼年期」から「少年期」、「少年期」から「青
年期」、「青年期」から「成人期」に変化する）に従っ
て、「歩行状態」が「よちよち歩き」から「しっかりし
た歩き」に、「モーション」が「単純」から「高度・複
雑」に、「行動」が「単調」から「目的をもった行動」
に、かつ「サウンド」が「小さく短い」から「長く大き
い」に順次段階的に変化する。

【００７４】このようにしてこのペットロボット１にお
いては、ユーザから与えられる教示や時間経過に応じ
て、行動及び動作が「誕生期」、「幼年期」、「少年
期」、「青年期」及び「成人期」の５段階で「成長」す
るようになされている。

【００７５】なおこの実施の形態の場合、ペットロボッ
ト１の成長モデルは、図１０に示すように「少年期」以
降において枝分かれするモデルとなっている。

【００７６】すなわちこのペットロボット１の場合、ア
プリケーション・レイヤ４１（図５）の行動モデルライ
ブラリ７０には、上述の各成長関連条件項目について、
「少年期」、「青年期」及び「成人期」の行動モデル７
０_k(3)〜７０_k(5)としてそれぞれ複数の行動モデルが用
意されている。

【００７７】実際上、各成長関連条件項目の例えば「少
年期」の行動モデルとしては、動きが雑で速い「荒々し
い」性格の行動を行わせるための行動モデル（CHILD
１）と、これよりも動きが滑らかで遅い「おっとり」と
した性格の行動を行わせるための行動モデル（CHILD
２）とが用意されている。

【００７８】また「青年期」の行動モデルとしては、
「少年期」の「荒々しい」性格よりもより動きが雑で速
い「いらいら」した性格の行動を行わせるための行動モ
デル（YOUNG １）と、これよりも動きが遅くかつ滑らか
な「普通」の性格の行動及び動作を行わせるための行動
モデル（YOUNG ２）と、これよりも一層動作が遅くかつ
行動量が少ない「おっとり」とした性格の行動を行わせ
るための行動モデル（YOUNG ３）とが用意されている。

【００７９】さらに「成人期」の行動モデルとしては、
「青年期」の「いらいら」した性格よりもより動きが雑
で速く、かつ非常に怒りやすい「攻撃的」な性格の行動
を行わせるための行動モデル（ADULT １）と、これより
も動きが滑らかで遅く、かつ怒りやすい「荒々しい」性
格の行動を行わせるための行動モデル（ADULT ２）と、
これよりも動きが滑らかで遅く、かつ行動量が少ない
「おとなしい」性格の行動を行わせるための行動モデル
（ADULT ３）と、これよりもさらに一層動きが遅く、か
つ行動量が少ない「静かな」性格の行動を行わせるため
の行動モデル（ADULT ４）とが用意されている。

【００８０】そしてアプリケーション・レイヤ４１の学
習モジュール７２（図５）は、上述のように行動モデル
ライブラリ７０に対して「成長ステージ」を上げさせる
ための通知を行う際に、「少年期」以降では、その「成
長ステージ」において「叩かれた」及び「撫でられた」
回数等に基づいて、各成長関連条件項目の次の「成長ス
テージ」の行動モデルとしてどの「性格」の行動モデル
CHILD １、CHILD ２、YOUNG １〜YOUNG ３、ADULT １〜
ADULT ４を用いるかを指定する。

【００８１】この結果、行動モデルライブラリ７０は、
この指定に基づいて、各成長関連条件項目について、
「少年期」以降では使用する行動モデルを指定された
「性格」の行動モデルにそれぞれ変更する。

【００８２】この場合「少年期」以降では、次の「成長
ステージ」に移る際、現在の「成長ステージ」での「性
格」によって次の「成長ステージ」での「性格」が決ま
っており、図１０において矢印で結ばれた「性格」間で
の移行しかできない。従って例えば「少年期」において
「荒々しい」性格の行動モデル（CHILD １）が用いられ
ている場合には、「青年期」において「おっとり」とし
た性格の行動モデル（YOUNG ３）に移行することができ
ない。

【００８３】このようにこのペットロボット１において
は、あたかも本物の動物が飼い主の飼育の仕方等によっ
て性格を形成してゆくかのごとく、ユーザからの働きか
け等に応じて、「成長」に伴って「性格」をも変化させ
てゆくようになされている。

【００８４】（１−３−２）感情及び本能の成長 かかる構成に加えてこのペットロボット１の場合、上述
のような行動の「成長」に伴って感情及び本能をも「成
長」させてゆくようになされている。

【００８５】すなわちこのペットロボット１の場合、ア
プリケーション・レイヤ４１の感情モデル７３（図５）
には、図１２（Ａ）〜（Ｅ）に示すような各「成長ステ
ージ」ごとの各情動に対する（１）式の係数ｋ_e の値を
それぞれ記述したファイル（以下、これらを感情パラメ
ータファイルと呼ぶ）９０Ａ〜９０Ｅが格納されてい
る。

【００８６】そして感情モデル７３は、初期時には（す
なわち「成長ステージ」が「誕生期」の段階では）、
「誕生期」用の感情パラメータファイル９０Ａに記述さ
れた各係数ｋ_e の値を利用して、（１）式に基づいて各
情動のパラメータ値をそれぞれ周期的に更新するように
なされている。

【００８７】また感情モデル７３には、上述の行動モデ
ルライブラリ７０（図５）と同様に、「成長ステージ」
が上がる度に学習モジュール７２からこれを知らせる通
知が与えられる。そして感情モデル７３は、この通知が
与えられる度に各情動に対する（１）式の係数ｋ_e の値
を、対応する「成長ステージ」の感情パラメータファイ
ル９０Ｂ〜９０Ｅに記述された対応する値にそれぞれ更
新するようになされている。

【００８８】このとき例えば「誕生期」では、図１２
（Ａ）からも明らかなように、「喜び」及び「恐れ」以
外の他の情動の係数ｋ_e の値が全て「０」に設定されて
いる。従って「誕生期」では、周期的に更新される各情
動のパラメータのうち値が変化するのは「喜び」及び
「恐れ」の情動だけであり、他の情動のパラメータ値は
常に一定値となるために「喜び」及び「恐れ」以外の情
動が抑制される。この結果「誕生期」では、６つの情動
のうち「喜び」及び「恐れ」だけを行動として表現でき
る（すなわち６つの情動のうち「喜び」及び「恐れ」の
各パラメータ値だけを行動生成に使用する）。

【００８９】また「幼児期」では、図１２（Ｂ）からも
明らかなように、「喜び」、「恐れ」及び「怒り」以外
の情動の係数ｋ_e の値が全て「０」に設定されている。
従って「幼児期」では、周期的に更新される各情動のパ
ラメータのうち値が変化するのは「喜び」、「恐れ」及
び「怒り」の情動だけであり、他の情動のパラメータ値
は常に一定値となるために「喜び」、「恐れ」及び「怒
り」以外の情動が抑制される。この結果「幼児期」で
は、６つの情動のうち上述の「喜び」、「恐れ」及び
「怒り」だけを行動として表現できる。

【００９０】同様にして、図１２（Ｃ）〜（Ｅ）に示す
ように、「少年期」には、「喜び」、「恐れ」、「怒
り」及び「驚き」の情動だけを行動として発現でき、
「青年期」及び「成人期」になると全ての情動を行動と
して表現できるようになる。

【００９１】このようにこのペットロボット１では、図
１３（Ａ）に示すように、「成長ステージ」が上がって
ゆくにつれて行動として表現できる情動の数（行動生成
に使用する情動の数）が増加してゆくようになされ、こ
れにより行動の「成長」に伴って感情をも「成長」させ
得るようになされている。

【００９２】これと同様にして、アプリケーション・レ
イヤ４１の本能モデル７４（図５）には、図１４（Ａ）
〜（Ｅ）に示すような各「成長ステージ」ごとの各欲求
に対する（２）式の係数ｋ_i の値を記述したファイル
（以下、これらを本能パラメータファイルと呼ぶ）９１
Ａ〜９１Ｅが格納されている。

【００９３】そして本能モデル７４は、初期時には（す
なわち「成長ステージ」が「誕生期」の段階では）、
「誕生期」の本能パラメータファイル９１Ａに記述され
た各係数ｋ_i の値を利用して、（２）式に基づいて各欲
求のパラメータ値を周期的に更新するようになされてい
る。

【００９４】また本能モデル７４には、感情モデル７３
と同様に、「成長ステージ」が上がる度に学習モジュー
ル７２（図５）からこれを知らせる通知が与えられる。
そして本能モデル７４は、この通知が与えられる度に各
欲求に対する（２）式の係数ｋ_i の値を、対応する「成
長ステージ」の本能パラメータファイル９１Ｂ〜９１Ｅ
に記述された対応する値にそれぞれ更新するようになさ
れている。

【００９５】このとき例えば「誕生期」では、図１４
（Ａ）からも明らかなように、「食欲」以外の他の欲求
の係数ｋ_i の値が全て「０」に設定されている。従って
「誕生期」では、周期的に更新される各欲求のパラメー
タのうち値が変化するのは「食欲」だけとなり、他の欲
求のパラメータ値は常に一定値となるために「食欲」以
外の欲求が抑制される。この結果「誕生期」では、４つ
の欲求のうち「食欲」だけを行動として表現することが
できる（すなわち４つの欲求のうち「食欲」のパラメー
タ値だけが行動生成に使用される）。

【００９６】また「幼児期」では、図１４（Ｂ）からも
明らかなように、「食欲」及び「愛情欲」以外の欲求の
係数ｋ_i の値が全て「０」に設定されている。従って
「幼児期」では、周期的に更新される各欲求のパラメー
タのうち値が変化するのは「食欲」及び「愛情欲」だけ
であり、他の欲求のパラメータは常に一定値となる。こ
の結果「幼児期」では、「食欲」及び「愛情欲」以外の
欲求が抑制され、４つの欲求のうち「食欲」及び「愛情
欲」だけを行動として表現することができる。

【００９７】同様にして、図１４（Ｃ）〜（Ｅ）に示す
ように、「少年期」には、「食欲」、「愛情欲」及び
「好奇心」の欲求を行動として表現でき、「青年期」及
び「成人期」になると全ての欲求を行動として表現でき
るようになる。

【００９８】このようにこのペットロボット１では、図
１３（Ｂ）に示すように、「成長ステージ」が上がって
ゆくにつれて行動及び動作として表現できる欲求の数
（行動生成に使用する欲求の数）が増加してゆくように
なされ、これにより行動の「成長」に伴って本能も「成
長」させ得るようになされている。

【００９９】（１−４）本実施の形態の動作及び効果 以上の構成において、このペットロボット１では、初期
時には６つの情動及び４つの欲求のうちの一部の情動及
び欲求だけを行動として表現でき、この後「成長ステー
ジ」が上がるにつれて表現できる情動及び欲求の数が増
加してゆく。

【０１００】従ってこのペットロボット１では、行動の
「成長」に伴って感情及び本能も「成長」するため、
「成長」をより生物的かつ自然に表現することができ、
またユーザがその過程を楽しむことができる。

【０１０１】さらにこのペットロボット１では、感情・
本能モデルが最初は単純な２つの情動及び１つの欲求か
ら始まるためユーザにペットロボット１の行動を把握し
易くすることができると共に、この後ユーザがこの感情
・本能モデルに慣れたころに少しずつ感情・本能モデル
が複雑になってゆくため、各「成長ステージ」での感情
・本能モデルに対する理解や適応を容易化させることが
できる。

【０１０２】以上の構成によれば、初期時には６つの情
動及び４つの欲求のうちの一部の情動及び欲求のみを行
動として表現できるようにしておき、この後「成長ステ
ージ」が上がるにつれて表現できる情動及び欲求の数を
増加させるようにしたことにより、「成長」をより生物
的かつ自然に表現することができ、かくしてエンターテ
イメント性を向上させ得るペットロボットを実現でき
る。

【０１０３】（２）第２の実施の形態 （２−１）第２の実施の形態によるペットロボット１０
０の構成 図１においては、１００は全体として第２の実施の形態
によるペットロボットを示し、周囲の状況やユーザから
の働きかけなどに応じて欲求及び情動の感度を変化させ
る点を除いて第１の実施の形態によるペットロボット１
と同様に構成されている。

【０１０４】すなわち第１の実施の形態のペットロボッ
ト１においては、上述のように感情や本能を更新する際
に（１）式や（２）式を用いるようになされているが、
このときの更新に影響を与える外部入力（各種センサか
らのセンサデータや、画像データ及び音声データなど）
はペットロボット１がいる環境やユーザの接し方に大き
く依存する。

【０１０５】例えばユーザが頻繁に「叩く」が滅多に
「撫でる」ことをしない場合、このペットロボット１は
ほとんどの時間は「叩かれた」ことで「怒り」の感情が
増幅された状態にあり、たまに「撫でられた」くらいで
は「喜び」の感情が行動や動作として表現されない。従
ってこのような状況におかれたペットロボット１につい
ては、「怒り」の感度よりも「喜び」の感度を上げるよ
うにして、行動や動作として表現される感情の数及び種
類が偏らないように調整する必要がある。

【０１０６】そこでこの第２の実施の形態によるペット
ロボット１００においては、長い時間に渡って各情動及
び各欲求のパラメータ値をそれぞれ別々に積算すると共
に、これら積算値をパラメータ間で比較し、その積算値
が全体に占める割合が極端に大きい場合や小さい場合に
はその情動又は欲求の感度を下げ又は上げることによ
り、環境やユーザの接し方に適応して全ての情動及び欲
求をまんべんなく行動や動作として表現させ得るように
なされている。

【０１０７】実際上、ペットロボット１００において
は、図５に示すアプリケーション・レイヤ１０２の感情
モデル１０２が所定周期ΔＴ（例えば１〜２分）ごと
に、そのときのその情動のパラメータ値をＥ_k （ｔ）、
最後に電源が投入されてからそのときまでのその感情の
パラメータ値の積算値をＥ_k 、最後に電源が投入されて
からそのときまでの経過時間をＴ_all として、次式

【０１０８】

【数４】

【０１０９】

【数５】

【０１１０】により、最後に電源が投入されてからの各
情動それぞれについてのパラメータ値の積算値Ｅ_k ′
と、最後に電源が投入されてからの経過時間Ｔ_all ′と
を順次算出する。

【０１１１】また感情モデル１０２は、ペットロボット
１００の電源投入の停止時（システムシャットダウン
時）にはこれら各情動の積算値Ｅ_k ′及び経過時間の積
算値Ｔ_all ′を、それぞれ予め用意されたファイル（以
下、これを情動総合積算値ファイル）に保存されている
各情動ごとの総合積算値Ｅ_k ″のうちの対応する総合積
算値Ｅ_k ″又は経過時間の総合積算値Ｔ_all ″にそれぞ
れ積算してこれらを保存する。

【０１１２】そして感情モデル１０２は、ペットロボッ
ト１００の電源が投入される度に情動総合積算値ファイ
ルから経過時間の総合積算値Ｔ_all ″を読み出し、当該
総合積算値Ｔ_all ″が予め設定された閾値（例えば10時
間）を越えていた場合には情動総合積算値ファイルに保
存されている各情動の総合積算値Ｅ_k ″に対して評価を
行う。具体的にこの評価は、各情動の総合積算値Ｅ_k ″
の合計値（ΣＥ_k ″）に占めるその情動の総合積算値Ｅ
_k ″の割合を算出することにより行われる。

【０１１３】そして感情モデル１０２は、ある情動の総
合積算値Ｅ_k ″の割合がその情動に対して予め設定され
た閾値よりも低い場合には、図１２（Ａ）〜（Ｅ）につ
いて上述した感情パラメータファイル９０Ａ〜９０Ｅの
うちの対応する「成長ステージ」の感情パラメータファ
イル９０Ａ〜９０Ｅに記述されているその情動の係数ｋ
_e の値を所定量（例えば0.1 ）だけ上げ、低い場合には
この係数ｋ_e の値を所定量（例えば0.1 ）だけ下げる。
このようにして感情モデル１０２は、その情動の感度を
表す係数ｋ_e を調整する。

【０１１４】なお閾値は、個々のペットロボットの個性
を損なわないように、各情動ごとにある程度の幅をもた
せて設定することができ、この実施の形態においては、
例えば「喜び」の情動については各情動の積算値Ｅ_k ″
の合計値（ΣＥ_k ″）に対して10〔％〕〜50〔％〕、
「悲しみ」については５〔％〕〜20〔％〕、「怒り」に
ついては10〔％〕〜60〔％〕のように設定されている。

【０１１５】さらに感情モデル１０２は、全ての情動に
ついて同様の処理をし終えると、情動総合積算値ファイ
ルに保存された各情動の総合積算値Ｅ_k ″及び経過時間
の総合積算値Ｔ_all ″を全て「０」に戻し、この後は新
しく決定した各情動ごとの係数ｋ_e を用いて（１）式に
従って各情動のパラメータ値を変化させる一方、（４）
式に従って新たに各情動のパラメータ値の積算や経過時
間の積算を開始し、この後は上述と同様の処理を繰り返
す。

【０１１６】このようにしてこのペットロボット１００
においては、各情動の感度を変化させるようになされ、
これにより環境やユーザの接し方に適応して全ての情動
をまんべんなく行動や動作として表現できるようになさ
れている。

【０１１７】これと同様にして、本能モデル１０３（図
５）は、所定周期ΔＴ（例えば１〜２分）ごとに、その
ときのその欲求のパラメータ値をＩ_k （ｔ）、最後に電
源が投入されてからそのときまでのその欲求のパラメー
タ値の積算値をＩ_k として、次式

【０１１８】

【数６】

【０１１９】により、最後に電源が投入されてからの各
欲求それぞれについてのパラメータ値の積算値Ｉ_k ′を
順次算出すると共に、最後に電源が投入されてからの経
過時間の積算値Ｔ_all ′を（５）式により順次算出す
る。

【０１２０】また本能モデル１０３は、ペットロボット
１００の電源投入の停止時にはこれら各欲求の積算値Ｉ
_k ′及び経過時間の積算値Ｔ_all ′を、それぞれ予め用
意されたファイル（以下、これを欲求積算用ファイル）
に保存されている各欲求ごとの総合積算値Ｉ_k ″のうち
の対応する総合積算値Ｉ_k ″又は経過時間の総合積算値
Ｔ_all ″にそれぞれ積算してこれらを保存する。

【０１２１】そして本能モデル１０３は、ペットロボッ
ト１００の電源が投入される度に欲求総合積算値ファイ
ルから経過時間の総合積算値Ｔ_all ″を読み出し、当該
総合積算値Ｔ_all ″が予め設定された閾値（例えば10時
間）を越えていた場合には欲求総合積算値ファイルに保
存されている各欲求の総合積算値Ｉ_k ″に対して評価を
行う。具体的にこの評価は、各欲求の総合積算値Ｉ_k ″
の合計値（ΣＩ_k ″）に占めるその欲求の総合積算値Ｉ
_k ″の割合を算出することにより行われる。

【０１２２】そして本能モデル１０３は、ある欲求の総
合積算値Ｉ_k ″の割合がその欲求に対して予め設定され
た閾値よりも低い場合には、図１４（Ａ）〜（Ｅ）につ
いて上述した欲求パラメータファイル９１Ａ〜９１Ｅの
うちの対応する「成長ステージ」の欲求パラメータファ
イル９１Ａ〜９１Ｅに記述されているその欲求の係数ｋ
_i の値を所定量（例えば0.1 ）だけ上げ、低い場合には
この係数ｋ_i の値を所定量（例えば0.1 ）下げる。なお
このときの閾値も、上述と同様にして各欲求ごとにある
程度の幅をもたせて設定されている。

【０１２３】さらに本能モデル１０３は、全ての欲求に
ついて同様の処理をし終えると、欲求総合積算値ファイ
ルに保存された各欲求の総合積算値Ｉ_k ″及び経過時間
の総合積算値Ｔ_all ″を全て「０」に戻し、この後は新
しく決定した各欲求ごとの係数ｋ_i を用いて（２）式に
従って各欲求のパラメータ値を変化させる一方、（６）
式に従って新たに各欲求のパラメータ値の積算や経過時
間の積算を開始し、この後は上述と同様の処理を繰り返
す。

【０１２４】このようにしてこのペットロボット１００
においては、各欲求の感度を変化させるようになされ、
これにより環境やユーザの接し方に適応して全ての欲求
をまんべんなく行動や動作として表現できるようになさ
れている。

【０１２５】（２−２）本実施の形態の動作及び効果 以上の構成において、このペットロボット１００では、
各情動及び欲求のパラメータ値をそれぞれ順次積算する
と共に、この積算結果に基づいて各情動及び欲求の感度
を所定周期ΔＴで変化させる。

【０１２６】従ってこのペットロボット１００では、環
境やユーザの接し方に適応して全ての欲求をまんべんな
く行動や動作として表現でき、その分第１の実施の形態
のペットロボット１に比べてより一層アミーズメント性
を向上させることができる。

【０１２７】以上の構成によれば、各情動及び欲求のパ
ラメータ値をそれぞれ順次積算すると共に、この積算結
果に基づいて各情動及び欲求の感度を所定周期ΔＴで変
化させるようにしたことにより、環境やユーザの接し方
に適応して全ての欲求をまんべんなく行動や動作として
表現し得るようにすることができ、かくしてより一層ア
ミーズメント性を向上させ得るペットロボットを実現で
きる。

【０１２８】（３）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、本発明を４足歩行型
のペットロボットに適用するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、例えば２足歩行型のロ
ボットや、これ以外のこの他種々のロボット装置に広く
適用することができる。

【０１２９】また上述の実施の形態においては、行動生
成に使用する情動及び又は欲求の数を、段階的に増加さ
せるように制限する制限手段として感情モデル７３、１
０２及び本能モデル７４、１０３を適用するようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば
行動モデルライブラリ７０や学習モジュール７２におい
て行動生成に使用する情動及び又は欲求の数を、段階的
に増加させるように制限するようにしても良い。

【０１３０】さらに上述の実施の形態においては、外部
から与えられる所定の刺激（例えば「叩く」や「撫で
る」など）及び経過時間に基づいて、行動生成に使用す
る情動及び又は欲求の数を段階的に増加させるように制
限するようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、これに加えて又はこれに代えてこれ以外の条
件（例えば目的とする行動をうまく行えたなど）に基づ
いて行動生成に使用する情動及び又は欲求の数を段階的
に増加させるように制限するようにしても良い。

【０１３１】さらに上述の実施の形態においては、図１
３（Ａ）や（Ｂ）に示すような順番で情動及び欲求を増
加させてゆくようにした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、これ以外の順番で情動及び又は欲求を
増加させてゆくようにしても良い。

【０１３２】さらに上述の実施の形態においては、行動
の「成長」に合わせて「誕生期」、「幼年期」、「少年
期」、「青年期」及び「成人期」の５段階で情動及び欲
求の数を増加させてゆくようにした場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、これ以外の「成長ステー
ジ」を設けるようにしても良い。

【０１３３】さらに上述の実施の形態においては、行動
生成に使用する情動及び欲求の数が順次増加してゆく場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、始めから
又は途中から行動生成に使用する情動及び欲求の数を減
少させてゆく（例えば「成人期」のあとに「老年期」な
どの「成長ステージ」を設けて「成長ステージ」が「老
年期」に移行する際には感情や欲求を減少させるなど）
ようにしても良い。

【０１３４】さらに上述の実施の形態においては、情動
及び欲求の各パラメータ値並びに行動モデル７０₁ 〜７
０_n に基づいて行動を生成する行動生成手段としての行
動ライブラリ７０に複数の行動モデル７０₁ 〜７０_n を
設けるようした場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、１つの行動モデルによって行動を生成するよう
にしても良く、行動生成手段の構成としては、この他種
々の構成を広く適用することかできる。

【０１３５】さらに上述の実施の形態においては、所定
の刺激（例えば「叩く」や「撫でる」）の累積及び時間
経過に基づいて行動モデル７０_k(1)〜７０_k(5)（図９）
を成長レベルの高い行動モデル７０_k(2)〜７０_k(5)に変
更する行動モデル変更手段を、学習モジュール７２及び
行動モデルライブラリ７０により構成するようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種
々の構成を広く適用することができる。

【０１３６】さらに上述の実施の形態においては、情動
として「喜び」、「悲しみ」、「怒り」、「驚き」、
「嫌悪」及び「恐れ」の６つの情動を設けると共に、欲
求として「運動欲」、「愛情欲」、「食欲」及び「好奇
心」の４つの欲求を設けるようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、情動及び欲求の数及び種
類としては、この他種々の数及び種類を広く適用するこ
とができる。

【０１３７】さらに上述の実施の形態においては、情動
及び又は欲求更新手段としての感情モデル１０２及び本
能モデル１０３が、外部から与えられる刺激及び経過時
間に基づいて各情動及び各欲求のパラメータ値を更新す
るようにした場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、これ以外の条件に基づいて各情動及び各欲求のパ
ラメータ値を更新するようにしても良い。

【０１３８】さらに上述の実施の形態においては、感度
変更手段としての感情モデル１０２及び本能モデル１０
３が各情動又は各欲求に対する感度をそれぞれ更新する
手法として、（１）式又は（６）式の計数ｋ_e 、ｋ_i の
値を変更するようにした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、これ以外の手法により各情動及び各欲
求に対する感度をそれぞれ更新するようにしても良い。

【０１３９】さらに上述の実施の形態においては、環境
を評価する手法として、順次更新されるその情動又は欲
求のパラメータ値の総合積算値Ｅ_k ″、Ｉ_k ″が全情動
又は全欲求のパラメータ値の総合積算値Ｅ_k ″、Ｉ_k ″
の合計値（ΣＥ_k ″、ΣＩ_k″）に占める割合に基づい
て評価するようにした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、例えば「叩かれた」や「撫でられた」な
どの特定の外部刺激の回数や頻度に基づいて環境を評価
するようにしても良く、環境を評価する手法としては、
この他種々の手法を広く適用することができる。

【０１４０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、順次更新
される感情モデルの各情動のパラメータ値及び又は本能
モデルの各欲求のパラメータ値に基づいて行動を生成す
るロボット装置及びその制御方法において、行動生成に
使用する情動及び又は欲求の数を、段階的に増減させる
ようにしたことにより、感情及び又は本能を本物の生物
の感情及び又は本能が「成長」するかのごとく変化させ
ることができ、かくしてアミューズメント性を向上させ
得るロボット装置及びその制御方法を実現できる。

【０１４１】また本発明によれば、感情モデルの各情動
のパラメータ値及び又は本能モデルの各欲求のパラメー
タ値に基づいて行動を生成するロボット装置及びその制
御方法において、外部から与えられる刺激及び又は経過
時間に基づいて、各情動のパラメータ値及び又は各欲求
のパラメータ値を、各情動及び又は各欲求に対して個別
に設定された対応する感度で順次更新すると共に、環境
を評価し、当該評価結果に基づいて各情動及び又は各欲
求に対する各感度をそれぞれ更新すようにしたことによ
り、各情動及び又は各欲求の感度を、環境に対して最適
化することができ、かくしてアミューズメント性を向上
させ得るロボット装置及びその制御方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１及び第２の実施の形態によるペットロボッ
トの外観構成を示す斜視図である。

【図２】ペットロボットの回路構成を示すブロック図で
ある。

【図３】制御プログラムのソフトウェア構成を示す概念
図である。

【図４】ミドル・ウェア・レイヤのソフトウェア構成を
示す概念図である。

【図５】アプリケーション・レイヤのソフトウェア構成
を示す概念図である。

【図６】行動モデルライブラリの説明に供する概念図で
ある。

【図７】確率オートマトンを示す略線図である。

【図８】状態遷移表を示す図表である。

【図９】行動モデルライブラリの詳細構成を示す概念図
である。

【図１０】ペットロボットの成長モデルを示す概念図で
ある。

【図１１】各「成長ステージ」ごとの感情パラメータフ
ァイルを示す概念図である。

【図１２】感度及び本能の成長の説明に供するフローチ
ャートである。

【図１３】各「成長ステージ」ごとの本能パラメータフ
ァイルを示す概念図である。

【符号の説明】

１、１００……ペットロボット、１０……ＣＰＵ、１６
……コントロール部 ３３……バーチャルロボット、４０……ミドル・ウェア
・レイヤ、４１、１００……アプリケーション・ウェ
ア、７０……行動モデルライブラリ、７０₁ 〜７０_n 、
７０_k(1)〜 ７０_k(5)……行動モデル、９０Ａ〜９０Ｅ
……感情パラメータファイル、９０Ａ〜９０Ｅ……本能
パラメータファイル、７２……学習モジュール、７３、
１０２……感情モデル、７４、１０３……本能モデル、
ｋ_e 、ｋ_i ……係数。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．
２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA00 BA00 DA05 DA07 DB04 DC00 DC01 DC08 FC00 3F060 AA00 BA10 CA14 5B049 BB07 BB61 CC02 CC31 DD00 DD03 DD04 EE03 EE07 EE11 EE41 FF06 FF07 FF08 5H004 GA15 GA26 GB16 HA07 HB07 HB15 JA03 JA05 JB06 KD52 KD55 KD56 KD62 MA02 MA29 MA32 MA55 9A001 HH07 HH19 KK45

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の情動からなる感情モデル及び又は複
   数の欲求からなる本能モデルを有し、所定条件で順次更
   新される上記感情モデルの各上記情動のパラメータ値及
   び又は上記本能モデルの各上記欲求のパラメータ値に基
   づいて行動を生成するロボット装置において、 上記行動生成に使用する上記情動及び又は上記欲求の数
   を、段階的に増減させるように制限する制限手段を具え
   ことを特徴とするロボット装置。
2. 【請求項２】上記制限手段は、 外部から与えられる所定の刺激の累積及び又は経過時間
   に基づいて、上記行動生成に使用する上記情動及び又は
   上記欲求の数を段階的に増減させることを特徴とする請
   求項１に記載のロボット装置。
3. 【請求項３】上記情動及び又は上記欲求の各パラメータ
   値並びに所定の行動モデルに基づいて上記行動を生成す
   る行動生成手段と、 外部から与えられる所定の刺激の累積及び又は経過時間
   に基づいて、上記行動生成手段における上記行動モデル
   を成長レベルの高い上記行動モデルに変更する行動モデ
   ル変更手段とを具え、 上記制限手段は、 上記行動モデル変更手段が上記行動モデルを変更するの
   に合わせて、上記行動生成に使用する上記情動及び又は
   上記欲求の数を増減させることを特徴とする請求項１に
   記載のロボット装置。
4. 【請求項４】上記感情モデルは、 上記情動として、喜び、悲しみ、怒り、驚き、嫌悪及び
   恐れの６つの上記情動を有することを特徴とする請求項
   １に記載のロボット装置。
5. 【請求項５】上記本能モデルは、 上記欲求として、運動欲、愛情欲、食欲及び好奇心の４
   つの上記欲求を有することを特徴とする請求項１に記載
   のロボット装置。
6. 【請求項６】上記刺激及び又は上記経過時間に基づい
   て、各上記情動のパラメータ値及び又は各上記欲求のパ
   ラメータ値を、各上記情動及び又は各上記欲求に介して
   個別に設定された対応する感度で順次更新する情動及び
   又は欲求更新手段と、 環境を評価し、当該評価結果に基づいて各上記情動及び
   又は各上記欲求に対する各上記感度をそれぞれ更新する
   感度更新手段とを具えることを特徴とする請求項１に記
   載のロボット装置。
7. 【請求項７】複数の情動からなる感情モデル及び又は複
   数の欲求からなる本能モデルを有し、上記感情モデルの
   各上記情動のパラメータ値及び又は上記本能モデルの各
   上記欲求のパラメータ値に基づいて行動を生成するロボ
   ット装置において、 外部から与えられる刺激及び又は経過時間に基づいて、
   各上記情動のパラメータ値及び又は各上記欲求のパラメ
   ータ値を、各上記情動及び又は各上記欲求に対して個別
   に設定された対応する感度で順次更新する情動及び又は
   欲求更新手段と、 環境を評価し、当該評価結果に基づいて各上記情動及び
   又は各上記欲求に対する各上記感度をそれぞれ更新する
   感度更新手段とを具えることを特徴とするロボット装
   置。
8. 【請求項８】上記感度変化手段は、 上記環境を、順次更新される各上記情動のパラメータ値
   及び又は各上記欲求のパラメータ値に基づいて評価する
   ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置。
9. 【請求項９】上記感情モデルは、 上記情動として、喜び、悲しみ、怒り、驚き、嫌悪及び
   恐れの６つの上記情動を有することを特徴とする請求項
   ７に記載のロボット装置。
10. 【請求項１０】上記本能モデルは、 上記欲求として、運動欲、愛情欲、食欲及び好奇心の４
    つの上記欲求を有することを特徴とする請求項７に記載
    のロボット装置。
11. 【請求項１１】複数の情動からなる感情モデル及び又は
    複数の欲求からなる本能モデルを有し、所定条件で順次
    更新される上記感情モデルの各上記情動のパラメータ値
    及び又は上記本能モデルにおける各上記欲求のパラメー
    タ値に基づいて行動を生成するロボット装置の制御方法
    において、 上記行動生成に使用する上記情動及び又は上記欲求の数
    を制限する第１のステップと、 上記行動生成に使用する上記情動及び又は上記欲求の数
    を段階的に増減させる第２のステップとを具えることを
    特徴とするロボット装置の制御方法。
12. 【請求項１２】上記第２のステップでは、 外部から与えられる所定の刺激の累積及び又は経過時間
    に基づいて、上記行動に使用する上記情動及び又は上記
    欲求の数を段階的に増加させることを特徴とする請求項
    １１に記載のロボット装置の制御方法。
13. 【請求項１３】上記ロボット装置は、 上記情動及び又は上記欲求の各パラメータ値並びに所定
    の行動モデルに基づいて上記行動を生成すると共に、外
    部から与えられる所定の刺激の累積及び又は経過時間に
    基づいて、上記行動生成手段における上記行動モデルを
    成長レベルの高い上記行動モデルに変更し、 上記第２のステップでは、 上記行動モデル変更手段が上記行動モデルを変更するの
    に合わせて、上記行動生成に使用する上記情動及び又は
    上記欲求の数を増減させることを特徴とする請求項１１
    に記載のロボット装置の制御方法。
14. 【請求項１４】上記感情モデルは、 上記情動として、喜び、悲しみ、怒り、驚き、嫌悪及び
    恐れの６つの上記情動を有することを特徴とする請求項
    １１に記載のロボット装置の制御方法。
15. 【請求項１５】上記本能モデルは、 上記欲求として、運動欲、愛情欲、食欲及び好奇心の４
    つの上記欲求を有することを特徴とする請求項１１に記
    載のロボット装置の制御方法。
16. 【請求項１６】上記第２のステップでは、各上記段階ご
    とに、 上記刺激及び又は上記経過時間に基づいて、各上記情動
    のパラメータ値及び又は各上記欲求のパラメータ値を、
    各上記情動及び又は各上記欲求に介して個別に設定され
    た対応する感度で順次更新する更新ステップと、 環境を評価し、当該評価結果に基づいて各上記情動及び
    又は各上記欲求に対する各上記感度をそれぞれ更新する
    感度更新ステップとを具えることを特徴とする請求項１
    に記載のロボット装置の制御方法。
17. 【請求項１７】複数の情動からなる感情モデル及び又は
    複数の欲求からなる本能モデルを有し、上記感情モデル
    の各上記情動のパラメータ値及び又は上記本能モデルの
    各上記欲求のパラメータ値に基づいて行動を生成するロ
    ボット装置の制御方法において、 外部から与えられる刺激及び又は経過時間に基づいて、
    各上記情動のパラメータ値及び又は各上記欲求のパラメ
    ータ値を、各上記情動及び又は各上記欲求に対して個別
    に設定された対応する感度で更新する第１のステップ
    と、 環境を評価し、評価結果に基づいて各上記情動及び又は
    各上記欲求に対する上記感度をそれぞれ更新する第２の
    ステップとを具えることを特徴とするロボット装置の制
    御方法。
18. 【請求項１８】上記第２のステップでは、 上記環境を、順次更新される各情動の上記パラメータ値
    及び又は各上記欲求の上記パラメータ値に基づいて評価
    することを特徴とする請求項１７に記載のロボット装置
    の制御方法。
19. 【請求項１９】上記感情モデルは、 上記情動として、喜び、悲しみ、怒り、驚き、嫌悪及び
    恐れの６つの上記情動を有することを特徴とする請求項
    １７に記載のロボット装置の制御方法。
20. 【請求項２０】上記本能モデルは、 上記欲求として、運動欲、愛情欲、食欲及び好奇心の４
    つの上記欲求を有することを特徴とする請求項１７に記
    載のロボット装置の制御方法。